(57)【要約】【課題】燃焼機器で燃焼を行って停止した後、再度燃焼を開始することで天井付近に滞留している一酸化炭素が下降して室内に居る人に悪影響を与えるのを防止する一酸化炭素検知ユニットを備えた燃焼機器を提供する。【解決手段】燃焼手段（バーナ３）及び該燃焼手段での燃焼を制御する制御手段を備えた燃焼機器（湯沸器１）と、室内の一酸化炭素濃度を検知する一酸化炭素検知センサーを備えた一酸化炭素検知ユニット８と、を備え、燃焼手段での燃焼を停止した後の所定時間、一酸化炭素検知ユニット８で検知した一酸化炭素濃度が所定値以下となるまで制御手段は燃焼手段での燃焼を禁止する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼手段及び該燃焼手段での燃焼を制御する制御手段を備えた燃焼機器と、室内の一酸化炭素濃度を検知する一酸化炭素検知センサーを備えた一酸化炭素検知ユニットと、を備え、燃焼手段での燃焼を停止した後の所定時間、一酸化炭素検知ユニットで検知した一酸化炭素濃度が所定値以下となるまで制御手段は燃焼手段での燃焼を禁止することを特徴とする一酸化炭素検知ユニットを備えた燃焼機器。
【請求項２】
一酸化炭素検知ユニットが一酸化炭素濃度に応じた電圧を制御手段に送信するものにおいて、電圧が所定値以下の場合には燃焼手段での燃焼を停止するとともに燃焼を禁止することを特徴とする請求項１記載の一酸化炭素検知ユニットを備えた燃焼機器。
【請求項３】
一酸化炭素検知ユニットは燃焼機器に対して着脱自在で、燃焼機器内の複数箇所のうちのいずれかに選択的に装着可能であるとともに、燃焼機器外に設置可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の一酸化炭素検知ユニットを備えた燃焼機器。
【請求項４】
一酸化炭素検知ユニットを、燃焼機器の給気口よりも高く排気の影響を受けにくい位置に設置することを特徴とする請求項３記載の一酸化炭素検知ユニットを備えた燃焼機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一酸化炭素検知ユニットを備えた燃焼機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、室内に設置される燃焼機器は、安全性を高めるために、不完全燃焼を検知すると燃焼を停止させる安全装置を備えている。
【０００３】
一般的には、例えば室内に設置される湯沸器等の燃焼機器には、安全装置として、燃焼機器内の排気経路に一酸化炭素濃度を検知する一酸化炭素検知センサが設けてあるとともに、検知された一酸化炭素濃度を基に燃焼制御を行う制御装置が設けてある。所定濃度以上の一酸化炭素を検知すると、制御装置は、燃焼機器へ燃料ガスを供給する供給経路の遮断弁を閉じたりして、燃焼を停止させる等の処理を行うものである。
【０００４】
この場合、燃焼排気中の一酸化炭素濃度を基に燃焼制御を行っていて、室内の空気中の一酸化炭素濃度は燃焼制御には反映されていなかった。燃焼機器で燃焼が行われると、燃焼排気中の一酸化炭素が僅かに室内に排出され、主に天井付近の空気の一酸化炭素濃度が高くなる。そこで、室内の一酸化炭素を検知するセンサを設けて燃焼制御に反映させるものが開発された（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
このものにあっては、室内の一酸化炭素濃度が所定値以上となると燃焼を停止して、室内の一酸化炭素濃度がそれ以上上昇するのを防止することで、室内に居る人の安全を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７８２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の安全装置を備えた燃焼機器において、燃焼機器で燃焼をある程度行って停止した後、時間をあけずに再度燃焼を開始すると、天井付近に滞留している一酸化炭素が下降して、室内に居る人に悪影響を与える惧れがあった。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、燃焼機器で燃焼を行って停止した後、再度燃焼を開始することで天井付近に滞留している一酸化炭素が下降して室内に居る人に悪影響を与えるのを防止する一酸化炭素検知ユニットを備えた燃焼機器を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような構成とする。
【００１０】
請求項１に係る発明は、燃焼手段及び該燃焼手段での燃焼を制御する制御手段を備えた燃焼機器と、室内の一酸化炭素濃度を検知する一酸化炭素検知センサーを備えた一酸化炭素検知ユニットと、を備え、燃焼手段での燃焼を停止した後の所定時間、一酸化炭素検知ユニットで検知した一酸化炭素濃度が所定値以下となるまで制御手段は燃焼手段での燃焼を禁止することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、一酸化炭素検知ユニットが一酸化炭素濃度に応じた電圧を制御手段に送信するものにおいて、電圧が所定値以下の場合には燃焼手段での燃焼を停止するとともに燃焼を禁止することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、一酸化炭素検知ユニットは燃焼機器に対して着脱自在で、燃焼機器内の複数箇所のうちのいずれかに選択的に装着可能であるとともに、燃焼機器外に設置可能であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において、一酸化炭素検知ユニットを、燃焼機器の給気口よりも高く排気の影響を受けにくい位置に設置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に係る発明においては、燃焼を開始することにより天井付近に滞留している一酸化炭素が下降して室内に居る人に悪影響を与えるのを防止することができる。
【００１５】
本発明の請求項２に係る発明においては、燃焼により実際の一酸化炭素濃度が高いにもかかわらず制御部は一酸化炭素濃度が高くないと判断して燃焼を継続し、一酸化炭素濃度が異常に高まるのを防止することができる。
【００１６】
本発明の請求項３に係る発明においては、設置現場に応じて一酸化炭素検知ユニットを任意の箇所に設置することができる。
【００１７】
本発明の請求項４に係る発明においては、燃焼排気の一酸化炭素の影響を直接受けず、人が居る場所での一酸化炭素濃度の代表値を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】湯沸器の概略構成図である。
【図２】一酸化炭素検知ユニットを備えた湯沸器を設置した室内の正面図である。
【図３】実験を行った時の湯沸器を設置した室内を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は側面図である。
【図４】実験の［０］［１］〜［９］の箇所のＣＯ濃度−時間の図である。
【図５】実験の［０］［１０］〜［１８］の箇所のＣＯ濃度−時間の図である。
【図６】実験の［０］［１９］〜［２７］の箇所のＣＯ濃度−時間の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明について以下に示す実施形態に基いて説明する。本実施形態では、燃焼機器は、室内に設置される湯沸器である。
【００２０】
湯沸器１は、図１に示すように、外殻をなす略箱状をした本体ハウジング１０内に燃焼室２を備えており、燃焼室２には、燃焼手段としてのバーナ３と、熱交換器４とが設けられる。バーナ３にはガス供給管３１が接続され、ガス供給管３１を介して都市ガス等の燃料ガスが供給されて燃焼を行う。バーナ３には燃料ガスに点火するための点火器（点火プラグ３２）が設けてあり、マイクロコンピュータからなる制御部５により点火器での点火動作（すなわちスパーク放電）が制御される。制御部５は、電池６を電源として稼動するようになっており、電池６としては、マンガン電池、リチウム電池をはじめとする各種乾電池や、Ｎｉ−Ｈ電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池をはじめとする各種蓄電池が挙げられるが、限定されない。
【００２１】
ガス供給管３１には、途中に安全弁として電磁弁３３が設けてあり、電磁弁３３は制御部５により開閉の制御が行われる。このように、制御部５によりバーナ３への燃料ガスの供給やバーナ３での点火が制御されて、制御部５が燃焼を制御する制御手段となっている。またガス供給管３１には、途中に流量調節弁３４が設けてあり、本体ハウジング１０の前面に設けられる温度調節操作部としてのレバーや摘まみを操作することで燃料ガスの流量を変化させて、バーナ３の火力を調節することができる。
【００２２】
熱交換器４の配管は、上流端に給水管７１が接続されるとともに下流端に給湯管７２が接続される。給水管７１は水道等の水源に接続されるもので、途中に流量調節弁７３が設けてあり、本体ハウジング１０の前面に設けられる流量調節操作部を操作することで給水管７１および給湯管７２を流れる流量を調節することができる。給湯管７２は、下流端が湯を吐出する吐出口７４となるもので、途中に開閉弁７５が設けてあり、本体ハウジング１０の前面に設けられる出湯／停止操作部を操作することで開閉弁７５を開閉して、出湯やその停止を行うことができる。また給湯管７２の本体ハウジング１０外に位置する部分７６は変形性を有しており、湯の吐出方向を任意の方向に向けることができる。
【００２３】
燃焼室２内には、下側にバーナ３、上側に熱交換器４の配管が配置される。そして、燃焼室２の下端部に開口している燃焼用空気の取入口２１は、本体ハウジング１０の左右両側の側壁部の下部（下端部付近）にそれぞれ形成される給気口１１に連通しており、燃焼室２の上端部に開口している燃焼排気の排出口２２は、本体ハウジング１０の天壁部に形成される排気口１２に連通している。
【００２４】
本発明の湯沸器１は、図２に示すように、一酸化炭素検知ユニット８を備えている。一酸化炭素検知ユニット８は、上述した湯沸器本体とは別体のケーシング内に、一酸化炭素検知センサーと、センサー制御部と、電池装着部と、送信手段と、報知手段と、を備えている。
【００２５】
一酸化炭素検知センサーは、空気中の一酸化炭素濃度を検知するもので、検知原理は特に限定されないが、本実施形態では電気化学式のセンサーを用いる。電気化学式のセンサーは周知であるため詳述しないが、対をなす電極間に介在する電解液が一酸化炭素と反応して、一方の電極でＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−という反応が起こるとともに他方の電極で１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏという反応が起こって両電極間に起電力が生じるのを利用し、この起電力（出力電圧）の大きさから一酸化炭素濃度を計測するものである。
【００２６】
センサー制御部はマイクロコンピュータからなり、一酸化炭素検知センサーの出力電圧を増幅する増幅回路を備えるとともに、送信手段や報知手段を制御するもので、電池装着部に装着される電池を電源として稼動する。電池としては上述した各種乾電池や各種蓄電池が挙げられるが限定されない。送信手段は、一酸化炭素濃度の情報を湯沸器本体の制御部に送信するもので、情報の送受信は有線と無線のいずれでもよい。本実施形態では有線であり、送信手段は、信号線９が接続される、一酸化炭素検知センサーの出力電圧を増幅してなる送信電圧の出力部である。報知手段は、検知された一酸化炭素濃度が所定値以上の場合に光や音声等により報知するもので、センサー制御部により制御される。
【００２７】
湯沸器本体には、一酸化炭素検知ユニット８からの一酸化炭素濃度の情報を受信する受信手段が設けられるもので、本実施形態では信号線９の接続部である。受信手段で受信した一酸化炭素濃度の情報は制御部により処理される。
【００２８】
湯沸器１は、制御部５により一酸化炭素濃度に基づいた燃焼制御が行われるもので、例えば検知された一酸化炭素濃度が所定値以上の場合に燃焼を停止する制御が広く一般的に行われている。バーナ３で燃焼を行うと、未燃成分として一酸化炭素が僅かに燃焼排気中に含まれるが、比重が空気より若干小さいため主に天井付近に滞留する。燃焼を継続すると一酸化炭素濃度が高くなっていく。ここで、実際に行った室内の一酸化炭素濃度を検知する計算の結果について図３〜図６に基づいて説明する。
【００２９】
図３に実験を行った部屋を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。湯沸器１を図のように配置し、湯沸器１で燃焼を行った時の、燃焼開始時からの一酸化炭素濃度（ｐｐｍ）を［０］〜［２７］の２８箇所で計測した。［１］〜［９］は部屋の前方（図３（ａ）の平面図の左方）で、左右位置は図３（ｂ）に示すように、［１］〜［３］が左側の端部付近、［４］〜［６］が略中央部、［７］〜［９］が右側の端部付近、また上下位置は、図３（ｃ）に示すように、［１］［４］［７］が天井付近、［２］［５］［８］が略中央部、［３］［６］［９］が床付近である。［１０］〜［１８］は部屋の略中央部（図３（ａ）の中央部）で、左右位置は図３（ｂ）に示すように、［１０］〜［１２］が左側の端部付近、［１３］〜［１５］が略中央部、［１６］〜［１８］が右側の端部付近、また上下位置は、図３（ｃ）に示すように、［１０］［１３］［１６］が天井付近、［１１］［１４］［１７］が略中央部、［１２］［１５］［１８］が床付近である。［１９］〜［２７］は部屋の後方（図３（ａ）の右方）で、左右位置は図３（ｂ）に示すように、［１９］〜［２１］が左側の端部付近、［２２］〜［２４］が略中央部、［２５］〜［２７］が右側の端部付近、また上下位置は、図３（ｃ）に示すように、［１９］［２２］［２５］が天井付近、［２０］［２３］［２６］が略中央部、［２１］［２４］［２７］が床付近である。また、［０］は湯沸器１の給気口１１の一酸化炭素濃度である。
【００３０】
燃焼開始後、１２９３秒経過時に燃焼を停止した。計測は、燃焼開始から２７００秒まで行った。図４に［１］〜［９］の箇所の一酸化炭素濃度、図５に［１０］〜［１８］の箇所の一酸化炭素濃度、図６に［１９］〜［２７］の箇所の一酸化炭素濃度のグラフを示す。
【００３１】
図４〜６より、天井付近の一酸化炭素濃度が高いのが分かる。燃焼を停止する直前、一酸化炭素濃度は１０００ｐｐｍを越える箇所があるが、燃焼を停止して暫くすると一酸化炭素濃度は低下し始め、停止後１０分程で概ね９００ｐｐｍ以下となり、緩やかに低下していく。また、上下方向略中央部と床付近は、燃焼停止後緩やかに上昇し、天井付近との濃度差が小さくなっていく。
【００３２】
本発明では、制御部５により、燃焼手段（バーナ３）での燃焼を停止した後の所定時間、一酸化炭素濃度が所定値以下となるまで燃焼を禁止するように燃焼制御するものである。天井付近の空気の一酸化炭素濃度が高い状態で燃焼を開始すると、燃焼排気が上昇することで天井付近に滞留していた空気が室内の人が居る高さまで下降し、室内に居る人に悪影響を与える惧れがあるため、天井付近の空気の一酸化炭素濃度が高い状態では燃焼を禁止する燃焼制御を行う。所定値としては、１０００ｐｐｍ、９００ｐｐｍ、８００ｐｍ等、任意に設定可能である。
【００３３】
また、燃焼を停止した後の所定時間のみならず、任意の時点において、一酸化炭素濃度が所定値以上であれば、燃焼を禁止するように制御してもよい。
【００３４】
また、本実施形態の一酸化炭素検知ユニット８は、寿命の自己診断機能を備えている。本実施形態では一酸化炭素検知センサーは電気化学式であるが、経年劣化により電解液が蒸発してしまうと、設計通りの出力電圧が出なくなる。そこで、制御部５は、燃焼開始後、一酸化炭素検知ユニット８からの一酸化炭素濃度の情報の電圧が零や所定値以下が所定時間継続する場合には、一酸化炭素検知センサーが有効でないと判断し、燃焼を禁止する制御を行う。一酸化炭素検知センサーが有効でないのに燃焼を行うと、実際の一酸化炭素濃度が高いにもかかわらず制御部５は一酸化炭素濃度が高くないと判断して燃焼を継続し、一酸化炭素濃度が異常に高まる惧れがある、という問題があるが、本実施形態では燃焼を禁止することで、前記問題を解決することができる。
【００３５】
また、本実施形態の一酸化炭素検知ユニット８は、湯沸器本体とは別体であるため、任意の箇所に設置することができる。図３〜図６に示す実験から、給気口１１での一酸化炭素濃度は、部屋の上下方向略中央部と床付近の一酸化炭素濃度と近く、人が居る場所での一酸化炭素濃度の代表値とみなせることが分かる。そこで、一酸化炭素検知ユニット８は本体ハウジング１０内の給気口１１の近傍に設置するのが好ましい。給気口１１は本体ハウジング１０の左右両側の側壁部に形成されていて、いずれの給気口１１に設置するかは任意に選択可能である。また、本体ハウジング１０を部屋の隅に設置する場合、いずれかの給気口１１が壁により塞がれるような時でも、もう一方の給気口１１は開放されるため、この側の給気口１１に一酸化炭素検知ユニット８を設置すれば問題ない。
【００３６】
また、一酸化炭素検知ユニット８を天井付近に設置すると、最も一酸化炭素濃度の高い箇所を計測することとなって安全上好ましい。また、一酸化炭素検知ユニット８を給気口１１よりも高く排気の影響を受けにくい位置（例えば排気口１２よりも低い位置等）に設置することで、燃焼排気の一酸化炭素の影響を直接受けず、人が居る場所での一酸化炭素濃度の代表値を検知することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１    湯沸器
１０  本体ハウジング
１１  給気口
１２  排気口
２    燃焼室
２１  取入口
２２  排出口
３    バーナ
３１  ガス供給管
３２  点火プラグ
３３  電磁弁
３４  流量調節弁
４    熱交換器
５    制御部
６    電池
７１  給水管
７２  給湯管
７３  流量調節弁
７４  吐出口
７５  開閉弁
８    一酸化炭素検知ユニット
９    信号線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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